题目内容

10．实验小组做“探究加速度与力的关系”实验．

（1）同学们安装了如图甲所示装置，准备接通电源打第一张纸带时，一位同学发现了操作和装置存在问题，它们是（只要指出两个问题即可）：①打点计时器应该用交流电源；②小车离定滑轮太近．
（2）纠正所有问题后，打出一条纸带如图乙所示，O为起点，A、B、C为三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个打点未标出．根据图中数据，可得小车的加速度为0.95m/s2．打B点时小车的速度为vB=1.0m/s．（经过保留2位有效数字）
（3）两实验小组分别得到如图丙和丁两条a-F实验图线，可能的原因分别是：丙：平衡摩擦力过大；丁：没有始终满足小车的质量远远大于砂和砂桶的质量．

分析 1、根据该实验原理、操作步骤和数据处理的方法以及注意事项分析存在的问题．
2、根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小；
3、根据图象丙可知，当拉力为零时，物体已经具有加速度，是由于木板倾斜的太大，根据图象得出变量之间的关系，知道钩码所受的重力作为小车所受外力的条件．

解答 解：（1）①打点计时器应该用交流电源（图中为直流电源）；
②小车离定滑轮太近（离打点计器较远），小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动一段过程，从而能准确测量小车的加速度，减小误差．
（2）相邻两计数点之间还有四个点未画出，则纸带上两相邻计数点的时间间隔T=0.10s，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点3时小车的瞬时速度大小，
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.62-0.4205}{0.2}$=1.0m/s
根据△x=aT2得：a=$\frac{0.62-0.5155-（0.5155-0.4205）}{0.01}$=0.95m/s2．
（3）由图象丙可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，
在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mg=Ma
得a=$\frac{mg}{M}=\frac{F}{M}$，
而实际上a′=$\frac{mg}{M+m}$
根据图丁可知，图线明显偏离直线的主要原因是由于没有满足M＞＞m造成的，即没有始终满足小车的质量远远大于砂和砂桶的质量．
故答案为：（1）打点计时器应该用交流电源；小车离定滑轮太近；（2）0.95；1.0；（3）平衡摩擦力过大；没有始终满足小车的质量远远大于砂和砂桶的质量．

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．

练习册系列答案
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11．如图所示电路，U为直流电压，电路中有一个电阻和一个电容器，试分析说明在电路能正常工作时，表A的读数等于A′的读数．
1．甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图所示的装置，在滑块上均不放砝码，且长木板水平放置的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的滑块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲小于m乙，μ甲大于μ乙（填“大于”、“小于”或“等于”）
18．二极管是一种半导体元件，它的符号为，其特点是具有单向导电性#，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大；
（1）某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线，因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻；其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端，红表笔接触右端时，指针偏角比较小； 然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断右端为二极管的正极（选填“左”、“右”）；

（2）厂家提供的伏安特性曲线如图1；为了验证厂家提供的数据，该小组对加反向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：
A．直流电源E：电动势5V，内阻忽略不计；
B．直流电源E：电动势7V，内阻忽略不计；
C．滑动变阻器R：0-20Ω；
D．电压表V1：量程45V，内阻约500kΩ；
E．电压表 V2：量程3V，内阻约20kΩ；
F．电流表uA：量程300uA，内阻约400Ω；
G．电流表mA：量程50mA，内阻约5Ω；
D．待测二极管D；
I．单刀单掷开关H，导线若干
①为了提高测量结果的准确度，选用的器材BCDFHI填序号字母）
②为了达到测量目的，请在图2虚线框内画出正确的实验电路原理图；
③为了保护二极管，反向电压不要达到40V，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：在二极管支路串入一阻值合适的分压电阻起保护作用．
5．用如图所示的装置探究加速度与力的关系．定滑轮与小车之间的细绳与木板平行．打点计时器的打点周期为0.02s，小车的质量为M保持不变．用砂和砂桶的重力mg作为小车受到的外合力．

（1）将木板末装定滑轮的一端用小木块垫高是为了平衡摩擦力．
（2）为减小实验误差，m与M应满足M＞＞m．
（3）某次实验中打出的一条纸带及测量数据如图乙，A、B、C、D、E每相邻的计数点之间还有四个点未画出．则本次实验中
①打下C点时小车的速度大小为1.15m/s．
②小车的加速度大小为1.0m/s2．
（4）某同学在平衡摩擦力时把木板的一端垫得过高，所得的如图丙所示的α-F图象为图丙中的C．
15．某学习小组欲探究小灯泡（“3V、1.5W”）的伏安特性，可提供的实验器材如下：
A．电池组：电动势约4.5V，内阻可不计；
B．双量程的电压表；
V1：量程为0～3V、内阻约为3kΩ；
V2：量程为0～15V、内阻约为15kΩ
C．双量程的电流表；
A1：量程为0～0.6A、内阻约为1Ω； 
A2：量程为0～3A、内阻约为0.1Ω
D．滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω、允许通过最大电流为2A；
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在尽量提高测量精度的情况下，请回答下列问题：
（1）根据以上器材，用笔画线代替导线将实物图1连接成完整电路；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑动片应移到A端（选填“A”或“B”）；

（3）调节滑动变阻器得到电压、电流数据如下表，请在图2所示的坐标纸上画出小灯泡的U-I图线．
组数1234567
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2．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（　　）
A．a的向心加速度等于重力加速度g
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C．c离地高度可以是任意值
D．d运动的周期最长
19．某同学用如图所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内阻，蓄电池的内阻非常小，为防止滑动变阻器电阻过小时由于电流过大而损坏器材，电路中用了一个保护电阻R0．除蓄电池、滑动变阻器、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：
A．电流表（量程Ⅰ：0.6A，量程Ⅱ：3A）；
B．电压表（量程Ⅰ：3V，量程Ⅱ：15V）；
C．定值电阻（阻值1Ω、额定功率5w）；
D．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10w）；
（1）实验中电流表应选用量程Ⅱ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），电压表应选用量程Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），保护电阻R0应选用C（填“C”或“D”）；
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20．已知两个共点力的合力为60N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为35N，则（　　）
A．F1的大小是唯一的B．F2的方向是唯一的
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